綜采工作面調(diào)斜與防滑技術(shù)應(yīng)用研究

馮耀東

（西山煤電集團(tuán)設(shè)計(jì)院（有限公司）山西太原030053）

0 引言

對(duì)于大多數(shù)傾斜煤層開采工作面，煤層在開采過程中，往往會(huì)出現(xiàn)設(shè)備下滑的現(xiàn)象，這給工作面的推進(jìn)效率帶來了很大的問題[1～2]。工作面內(nèi)由于液壓支架、刮板輸送機(jī)等生產(chǎn)設(shè)備的下滑會(huì)出現(xiàn)拉煤嚴(yán)重、負(fù)荷量增大的情況，導(dǎo)致設(shè)備多次受損，從而造成性能下降、維修費(fèi)用增加的等問題。此外由于設(shè)備的下滑可能會(huì)出現(xiàn)工作面生產(chǎn)空間變小，影響工作人員的人身安全，因此對(duì)工作面調(diào)斜與設(shè)備防滑技術(shù)進(jìn)行研究十分重要[3～5]。本文以山西鎮(zhèn)城底礦工作面生產(chǎn)技術(shù)條件為基礎(chǔ)，對(duì)工作面調(diào)斜與防滑技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究，研究結(jié)果可為相似條件礦井工作面提供一定的借鑒。

1 礦井概況

山西鎮(zhèn)城底礦28116工作面主采煤層為8#煤，煤層厚度平均為4.10 m，整個(gè)工作面開采范圍內(nèi)煤層厚度較為穩(wěn)定，煤層傾角平均為8°，煤層埋深平均為450 m。工作面開切眼的長(zhǎng)度為145 m，皮帶順槽全長(zhǎng)533 m，軌道順槽全長(zhǎng)530 m，受地質(zhì)條件限制，切眼自然坡度為7°。工作面推進(jìn)至與開切眼110 m處時(shí)，受地質(zhì)構(gòu)造的影響，工作面坡度達(dá)到12°～21°，平均達(dá)16.5°（軌道順槽高于皮帶順槽）。由于工作面坡度的增大，工作面內(nèi)的設(shè)備常出現(xiàn)下滑的情況，尤其是刮板輸送機(jī)，其機(jī)頭經(jīng)常出現(xiàn)與轉(zhuǎn)載機(jī)搭接不正常的情況，導(dǎo)致工作面設(shè)備卸煤效果較差。并且位于工作面中部的支架常出現(xiàn)擠架的情況，對(duì)工作面的正常生產(chǎn)產(chǎn)生較大影響。

2 工作面設(shè)備下滑原因分析

28116綜放工作面整體呈現(xiàn)為向斜構(gòu)造，工作面的皮帶順槽標(biāo)高為＋748 m，軌道順槽標(biāo)高為＋772 m，兩巷落差為24 m，當(dāng)工作面與兩巷垂直推進(jìn)，此時(shí)工作面的坡度平均達(dá)到16.5°，內(nèi)部設(shè)備由于坡度的增大，在斜面部位產(chǎn)生向下的滑動(dòng)分力也會(huì)增大，工作面設(shè)備發(fā)生下滑的可能性也會(huì)增大。

根據(jù)工作面現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，采煤機(jī)向機(jī)頭割煤，工作面從機(jī)尾向機(jī)頭推移刮板運(yùn)輸機(jī)時(shí)，每完成一個(gè)循環(huán)，設(shè)備下滑的長(zhǎng)度平均達(dá)到36 mm；采煤機(jī)向機(jī)尾割煤，工作面從機(jī)頭向機(jī)尾推移運(yùn)輸機(jī)時(shí)，每完成一個(gè)循環(huán)，設(shè)備下滑的長(zhǎng)度平均達(dá)到5 mm。因此工作面設(shè)備下滑主要原因是受到向斜構(gòu)造的影響，一般為解決設(shè)備下滑的問題，通常采用工作面?zhèn)涡闭{(diào)整的方法，其原理為：在采煤機(jī)割煤的過程中，前部運(yùn)輸機(jī)會(huì)依次推向煤壁，而在這種循環(huán)推進(jìn)中設(shè)備會(huì)出現(xiàn)一定的滑動(dòng)差距，主要體現(xiàn)在運(yùn)輸機(jī)的彎曲部分，支架同樣會(huì)出現(xiàn)一定量的偏移，雖然偏移量較小，但會(huì)使設(shè)備在其他方向出現(xiàn)一定的分力，采煤機(jī)從機(jī)尾向機(jī)頭方向割煤時(shí)，設(shè)備受到的分力主要作用于機(jī)頭，采煤機(jī)從機(jī)頭向機(jī)尾割煤時(shí)，設(shè)備受到的分力主要作用于機(jī)尾。由于設(shè)備偽斜調(diào)整產(chǎn)生的分力會(huì)與其下滑分力的一部分抵消，因此在一定程度上可以減輕設(shè)備的下滑現(xiàn)象。

工作面?zhèn)涡闭{(diào)整能夠在一定程度上控制設(shè)備的下滑，但偽斜調(diào)整距離對(duì)設(shè)備下滑的減弱效果起到?jīng)Q定性作用。雖然28116工作面已采用了偽斜調(diào)整，但偽斜調(diào)整距離并不合理，導(dǎo)致工作面刮板輸送機(jī)會(huì)出現(xiàn)下滑現(xiàn)象，因此對(duì)工作面?zhèn)涡闭{(diào)整距離進(jìn)行合理的計(jì)算十分必要。

3 工作面調(diào)斜與防滑技術(shù)研究

3.1 工作面調(diào)斜技術(shù)

由于工作面開采坡度的增大，工作面設(shè)備出現(xiàn)下滑的現(xiàn)象往往是無法避免的。采用偽斜式開采通過大坡度區(qū)域是目前防止設(shè)備出現(xiàn)下滑的主要方法，偽斜式開采主要通過以下方法求得：

圖1工作面調(diào)斜示意圖

假設(shè)工作面調(diào)斜后與軌道巷的夾角為α，若設(shè)備未出現(xiàn)下滑現(xiàn)象，工作面的推進(jìn)會(huì)令運(yùn)輸機(jī)上移l?sinα的距離，其中l(wèi)為采煤機(jī)截深，由上述實(shí)測(cè)結(jié)果可知，工作面每推進(jìn)一個(gè)循環(huán)，運(yùn)輸機(jī)下滑距離為36 mm，因此若要保證運(yùn)輸機(jī)不下滑，需令l?sinα=36 mm，由于采煤機(jī)截深為600 mm，計(jì)算可得α為3.4°。

令工作面?zhèn)涡遍L(zhǎng)度為x，即工作面皮帶順槽超前軌道順槽的距離為x，x計(jì)算公式為：

式中，M為工作面開采長(zhǎng)度，m；α為工作面調(diào)斜角度，°。

工作面的開采長(zhǎng)度為145 m，工作面調(diào)斜角度為3.4°，將其帶入上式中，可得工作面的偽斜長(zhǎng)度為8.59 m?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)施中，將工作面機(jī)頭超前于機(jī)尾8.6 m。

方案實(shí)施后工作人員要時(shí)刻對(duì)工作面內(nèi)設(shè)備出現(xiàn)的移近情況進(jìn)行記錄，若刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)的搭接情況出現(xiàn)異常，可通過增加或減少刮板輸送機(jī)推移距離的方式降低設(shè)備出現(xiàn)的下滑情況。

若工作面的設(shè)備下滑情況過于嚴(yán)重，可將工作面開采方法調(diào)整為調(diào)小斜方法。即機(jī)頭長(zhǎng)時(shí)，只采機(jī)頭，不采機(jī)尾；機(jī)尾長(zhǎng)時(shí)，只采機(jī)尾，不采機(jī)頭。采用這種方法采煤機(jī)必須跑到機(jī)頭或者機(jī)尾，并且在采煤機(jī)到達(dá)機(jī)頭或機(jī)尾前，運(yùn)輸機(jī)要提前回拉，保證該位置的支架不動(dòng)，工作面始終能夠保持直線標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 工作面采煤工藝優(yōu)化

根據(jù)28116工作面條件，除上述調(diào)偽斜開采防滑技術(shù)外，對(duì)工作面煤層的開采工藝進(jìn)行優(yōu)化也是防止工作面設(shè)備在大坡度區(qū)域出現(xiàn)下滑的主要方法之一。具體優(yōu)化工藝為：原開采方法為雙向割煤方法，現(xiàn)將其調(diào)整為單向割煤方法，當(dāng)采煤機(jī)向下進(jìn)行割煤時(shí)，工作面內(nèi)的刮板輸送機(jī)不向前推移，向下割煤完成后，采煤機(jī)需向上返回，由于此時(shí)刮板輸送機(jī)并未向前推移，因此采煤機(jī)向上返回過程中處于空刀狀態(tài)，當(dāng)采煤機(jī)返回到原位置后，此時(shí)再對(duì)刮板輸送機(jī)進(jìn)行推移，繼續(xù)進(jìn)行下一循環(huán)割煤。開采工藝優(yōu)化后，刮板輸送機(jī)的推移均從工作面的下端頭開始，在工作面的上端頭結(jié)束。該工藝方法與工作面調(diào)偽斜技術(shù)聯(lián)合使用可對(duì)工作面設(shè)備的防滑起到較好的應(yīng)用效果。

3.3 應(yīng)用效果分析

28116工作面采取工作面調(diào)斜與防滑技術(shù)后，設(shè)備的下滑情況有明顯的改善，工作面的生產(chǎn)工序也恢復(fù)正常。目前在工作面的回采過程中尚未出現(xiàn)過運(yùn)輸機(jī)、支架的下滑情況，并且工作面產(chǎn)煤量相較于過去也有了巨大的提升，工作面生產(chǎn)效率明顯提升，因此本文所采用的調(diào)斜防滑技術(shù)方案具有著較好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)論

本文以山西鎮(zhèn)城底礦地質(zhì)條件為基礎(chǔ)，針對(duì)工作面傾角增大導(dǎo)致的設(shè)備下滑等問題，采用理論分析與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法，對(duì)工作面調(diào)斜與防滑技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用研究?，F(xiàn)場(chǎng)采用工作面調(diào)斜技術(shù)措施后，工作面的回采過程中尚未出現(xiàn)過運(yùn)輸機(jī)、支架的下滑情況，并且工作面產(chǎn)煤量相較于過去也有了巨大的提升，工作面生產(chǎn)效率明顯提升，表明該技術(shù)方案可以對(duì)工作面設(shè)備下滑起到一定的控制作用。